CN218669518U - 一种矿用柴油机尾气后处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于内燃机尾气处理技术领域，公开了一种设置于柴油机上的矿用柴油机尾气后处理系统，矿用柴油机尾气后处理系统还包括催化氧化器、颗粒捕集器和第一阀体，颗粒捕集器的一端与催化氧化器连通设置，颗粒捕集器另一端连通设置有尾气排放管，尾气排放管与进气管通过废气循环管连通，第一阀体设置于废气循环管上。本实施例提供的矿用柴油机尾气后处理系统，通过将尾气引入至进气管来降低氮氧化物的排放，通过控制第一阀体关闭以加剧柴油机的做功并使尾气升温至被动再生反应的温度，随后尾气通入颗粒捕集器发生被动再生反应以除去碳颗粒，结构简单，代替了选择性催化还原系统，进一步保证了柴油机于矿下进行尾气处理的安全性。

Description

一种矿用柴油机尾气后处理系统

技术领域

本实用新型涉及内燃机尾气处理技术领域，尤其涉及一种矿用柴油机尾气后处理系统。

背景技术

随着矿山开采技术的不断发展，矿山开采规模不断增大，矿用机车向着实用化、安全化、多样化的方向发展，在矿井地下辅助车辆中，柴油车辆作为主要的运输设备，为我国煤矿行业的发展做出巨大贡献。

矿用柴油车在井下作业时存在着明显的尾气排放问题，柴油机燃烧产生大量有害物质，这些有害物质在井下空气不流通的环境下会严重危害矿下作业人员的健康。现有的柴油机尾气后处理设备大多安装选择性催化还原系统来降低尾气中氮氧化物的含量，然而选择性催化还原系统中电器部件结构复杂，不便于操作，同时选择性催化还原系统需要柴油机有较高的排气温度，反应剧烈且易产生电火花，而矿下作业环境在高温条件下容易发生瓦斯爆炸等安全事故，并不适用于矿用领域，因此开发一种用于矿下作业的柴油机尾气处理设备是目前亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种矿用柴油机尾气后处理系统，以解决矿用柴油机矿下作业时尾气处理安全隐患大的问题。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种矿用柴油机尾气后处理系统，设置于柴油机上，所述柴油机包括进气口和排气口，所述柴油机尾气后处理系统包括：

催化氧化器，所述催化氧化器与所述排气口通过排气管连通设置，所述进气口与进气管连通设置；

颗粒捕集器，所述颗粒捕集器的一端与所述催化氧化器连通设置，所述颗粒捕集器另一端连通设置有尾气排放管；

第一阀体，所述尾气排放管与所述进气管通过废气循环管连通，所述第一阀体设置于所述废气循环管上。

可选地，还包括第二阀体，所述第二阀体设置于所述尾气排放管上，且所述第二阀体设置于所述颗粒捕集器与所述废气循环管之间。

可选地，所述尾气排放管的排气端连接有冷却箱，所述冷却箱内设置有冷媒，所述冷媒能够对所述尾气排放管内待排放的尾气进行冷却。

可选地，所述催化氧化器与所述颗粒捕集器均套设有冷却水套。

可选地，还包括控制装置，所述控制装置与所述第一阀体和所述第二阀体通讯连接，所述控制装置能够对所述第一阀体和所述第二阀体的阀口开度进行控制。

可选地，还包括压差测量设备，所述压差测量设备与所述控制装置通讯连接，所述压差测量设备能够测量所述颗粒捕集器的进气端与排气端之间的压力差，并将产生的压差信号发送给所述控制装置，所述控制装置在接收到所述压差信号后能够对所述第一阀体与所述第二阀体的阀口开度进行控制。

可选地，所述进气管上设置有空气滤清器，所述空气滤清器能够对所述进气管中的空气进行过滤。

可选地，所述进气管上还设置有增压器，所述增压器设置于所述空气滤清器与所述柴油机之间，所述增压器能够对所述进气管中的所述空气进行增压。

可选地，所述进气管上还设置有进气中冷器，所述进气中冷器设置于所述增压器与所述柴油机之间，所述进气中冷器能够对所述空气进行冷却。

可选地，所述废气循环管上设置有冷却器，所述冷却器能够对所述废气循环管中的尾气进行冷却。

有益效果：

本实用新型提供的矿用柴油机尾气后处理系统，柴油机排出的尾气通过排气管通入至催化氧化器内以除去尾气中的碳氢化合物、一氧化碳等有害物质，随后尾气进入颗粒捕集器中，颗粒捕集器对尾气中的碳颗粒进行吸附，随后尾气进入尾气排放管，第一阀体打开，尾气排放管内的一部分尾气通过废气循环管通入至进气管内并再次进入柴油机中，降低进入柴油机内的空气含氧量，减少了尾气中的氧化物的排放，当颗粒捕集器内的碳颗粒积累过多时，第一阀体关闭，使得进入柴油机内的空气含氧量增高，加剧柴油机的做功，使尾气升温至被动再生反应的温度，尾气流经催化氧化器时，尾气中的氮氧化物被氧化为二氧化氮，随后尾气通入颗粒捕集器，尾气中的二氧化氮可以与积累的碳颗粒发生被动再生反应以消除碳颗粒，结构简单，操作方便，代替了结构复杂的选择性催化还原系统，进一步保证了柴油机于矿下进行尾气处理的实用性与安全性。

附图说明

图1是本实用新型矿用柴油机尾气后处理系统的结构示意图。

图中：

100、柴油机；110、排气管；120、进气管；130、尾气排放管；140、废气循环管；150、空气滤清器；160、增压器；170、进气中冷器；180、冷却器；

200、催化氧化器；

300、颗粒捕集器；

410、第一阀体；420、第二阀体；430、控制装置；440、压差测量设备；

500、冷却箱。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

本实施例提供一种矿用柴油机尾气后处理系统，如图1所示，矿用柴油机尾气后处理系统设置于柴油机100上，柴油机100包括进气口和排气口，矿用柴油机尾气后处理系统包括催化氧化器200、颗粒捕集器300和第一阀体410，其中催化氧化器200与排气口通过排气管110连通设置，进气口与进气管120连通设置，颗粒捕集器300的一端与催化氧化器200连通设置，颗粒捕集器300另一端连通设置有尾气排放管130，尾气排放管130与进气管120通过废气循环管140连通，第一阀体410设置于废气循环管140上。

于本实施例中，当柴油机100工作时，柴油机100排出的尾气通过排气管110通入至催化氧化器200内，催化氧化器200能够与尾气进行反应以去除尾气中的碳氢化合物、一氧化碳等有害物质，且催化氧化器200还可以将尾气中的氮氧化物中的一氧化氮氧化成二氧化氮以作为被动再生的反应物，随后尾气通入颗粒捕集器300中，颗粒捕集器300对尾气中的碳颗粒进行吸附，随后尾气进入尾气排放管130，由于第一阀体410打开，尾气排放管130中的一部分尾气被排出，另一部分尾气则通过废气循环管140进入至进气管120内并再次通入至柴油机100中参与做功，这部分尾气会降低进入柴油机100内的空气的含氧量，并且由于柴油机100内空气含氧量下降，在柴油机100做功过程中生成的尾气中的氮氧化物量也会下降，从而减少尾气中氮氧化物的排量，代替了结构复杂的选择性催化还原系统，避免了柴油机100长时间高温工作与电火花的产生，进一步保证了柴油机100于矿下进行尾气处理的安全性。

进一步地，随着碳颗粒在颗粒捕集器300中的持续积累，会导致柴油机100排气阻力不断增大，影响柴油机100的动力性及经济性，因此在本实施例中，当颗粒捕集器300内的碳颗粒积累过多时，第一阀体410关闭，使得废气循环管140被阻断，废气循环管140中的尾气不会再通入至进气管120中，使得进气管120中的空气含氧量增高，这部分空气进入柴油机100后会加剧柴油机100的燃烧做功，使反应更加剧烈，从而使排出的尾气温度升高以达到被动再生反应的温度，随后尾气在流经催化氧化器200后进入颗粒捕集器300，尾气的氮氧化物中被氧化生成的二氧化氮与颗粒捕集器300中的碳颗粒进行被动再生反应，进而将碳颗粒消除，结构简单，操作方便，减小柴油机100排气阻力，确保了柴油机100的稳定工作。

此外，被动再生的反应温度相较主动再生反应温度更低，在柴油机100位于矿井下时选择被动再生反应也避免了过高的反应温度，进一步提升了柴油机100矿下尾气后处理的实用性与安全性。

进一步地，本实施例提供的矿用柴油机尾气后处理系统还包括第二阀体420，第二阀体420设置于尾气排放管130上，且第二阀体420设置于颗粒捕集器300与废气循环管140之间。于本实施例中，通过设置第二阀体420，当在清除颗粒捕集器300中的碳颗粒时，在第一阀体410关闭的同时，第二阀体420开度减小，从而对柴油机100的排气进行节流，尾气排放管130中尾气的流速减慢，也使得在颗粒捕集器300中二氧化氮可以与碳颗粒更加充分的反应，进而提升碳颗粒的清理效率，在碳颗粒清除完毕后第二阀体420开度增大以恢复原来的开度。

作为优选地，第一阀体410与第二阀体420优选设置为电磁阀，电磁阀外漏堵绝，内漏易控，操作简单，响应迅速，便于操作。本实施例不以此为限，第一阀体410与第二阀体420还可以是其他种类的阀，在此不做过多限定。

进一步地，本实施例提供的矿用柴油机尾气后处理系统还包括控制装置430，控制装置430与第一阀体410和第二阀体420通讯连接，控制装置430能够对第一阀体410和第二阀体420的阀口开度进行控制。于本实施例中，第一阀体410与第二阀体420的开闭及开度控制均通过控制装置430进行控制，使得对第一阀体410与第二阀体420的控制更加智能化、便捷化，并使响应更加迅速。

具体地，柴油机100的进气含氧量控制可通过对第一阀体410的开度控制实现，当柴油机100的进气含氧量过大，使得排出的尾气氮氧化物含量过高时，控制装置430向第一阀体410发送增加阀口开度的信号，第一阀体410在收到信号后控制其阀口开度增大，使得更多尾气进入至进气管120，从而降低柴油机100的进气含氧量；当柴油机100的进气含氧量过小以影响柴油机100自身动力性能时，控制装置430向第一阀体410发送减小阀口开度的信号，第一阀体410在收到信号后控制其阀口开度减小，使进入进气管120的尾气量减少，从而增高柴油机100的进气含氧量。

于本实施例中，控制装置430对第一阀体410及第二阀体420的控制过程为现有技术，在此不做过多赘述。

进一步地，本实施例提供的矿用柴油机尾气后处理系统还包括压差测量设备440，压差测量设备440与控制装置430通讯连接，压差测量设备440能够测量颗粒捕集器300的进气端与排气端之间的压力差，并将产生的压差信号发送给控制装置430，控制装置430在接收到压差信号后能够对第一阀体410与第二阀体420的阀口开度进行控制。

具体地，颗粒捕集器300的进气端设置有进气压力传感器，颗粒捕集器300的排气端设置有排气压力传感器，进气压力传感器和排气压力传感器均与压差测量设备440通讯连接，进气压力传感器能够实时测量颗粒捕集器300进气端的气压，并将进气气压信号发送至压差测量设备440，排气压力传感器能够实时测量颗粒捕集器300排气端的气压，并将排气气压信号发送至压差测量设备440，压差测量设备440在接收到进气压力信号和排气压力信号后能够得出颗粒捕集器300的进气端与排气端之间的压差数值，当压差数值过大，即颗粒捕集器300的排气端碳颗粒积累过多以影响尾气的正常流动时，压差测量设备440给控制装置430发送控制信号，控制装置430在接收到控制信号后向第一阀体410发送关阀信号，向第二阀体420发送减小阀口开度的信号，第一阀体410在接收到信号后控制其阀口关闭，第二阀体420在接收到信号后控制其阀口开度减小，从而确保颗粒捕集器300内的被动再生反应能够顺利进行；当压差数值降至预设的再生后设定值以下，即颗粒捕集器300的排气端碳颗粒清除完成时，压差测量设备440给控制装置430发送控制信号，控制装置430在接收到控制信号后向第一阀体410发送开阀信号，向第二阀体420发送增大阀口开度的信号，第一阀体410在接收到信号后控制其阀口打开，第二阀体420在接收到信号后控制其阀口开度增大，从而完成对颗粒捕集器300的被动再生维护工作。

在本实施例中，进气压力传感器和排气压力传感器的压力测量原理为现有技术，在此不做过多赘述。

可选地，对颗粒捕集器300内的碳颗粒清理进度还可以通过反应的预设时间来测定，当颗粒捕集器300内进行被动再生反应时，控制装置430能够记录被动再生反应开始的时间，并根据被动再生反应开始的时间计算出预设的被动再生反应的完成时间，当颗粒捕集器300内被动再生反应的时间到达预设的被动再生反应的完成时间时，控制装置430向第一阀体410发送开阀信号，向第二阀体420发送增大阀口开度的信号，第一阀体410在接收到信号后控制其阀口重新打开，第二阀体420在接收到信号后控制其阀口开度增大，从而也能够实现对颗粒捕集器300的被动再生维护工作的辅助控制。

进一步地，尾气排放管130的排气端连接有冷却箱500，冷却箱500内设置有冷媒，冷媒能够对尾气排放管130内待排放的尾气进行冷却。通过设置冷却箱500能够有效降低尾气排放管130内待排放的尾气温度，从而进一步保证尾气排放的安全性与稳定性。于本实施例中，冷媒的材质优选但不限于水。

进一步地，催化氧化器200与颗粒捕集器300均套设有冷却水套。于本实施例中，催化氧化器200与颗粒捕集器300优选均采用双层封装壳结构，冷却水套设置于外侧的封装壳上，冷却水套内设置有冷却水，通过冷却水的冷却作用使催化氧化器200与颗粒捕集器300的温度进一步降低，并使催化氧化器200与颗粒捕集器300的温度保持在150℃以下。

于本实施例中，进气管120上设置有空气滤清器150，空气滤清器150能够对进气管120中的空气进行过滤，通过空气滤清器150的过滤可以将待反应空气中的杂质进行有效清除。进一步地，进气管120上还设置有增压器160，增压器160设置于空气滤清器150与柴油机100之间，增压器160能够对待反应的空气进行增压并升高待反应的空气温度。增压器160在本实施例中优选设置为涡轮增压器。进一步地，进气管120上还设置有进气中冷器170，进气中冷器170设置于增压器160与柴油机100之间，进气中冷器170能够对空气进行冷却。通过设置进气中冷器170，能够对增压后的空气进行冷却，从而降低柴油机100的热负荷，提高进气量，进而增加柴油机100的功率。

于本实施例中，废气循环管140上设置有冷却器180，冷却器180能够对废气循环管140中的尾气进行冷却，从而进一步降低循环通入至进气管120的这部分尾气的温度。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种矿用柴油机尾气后处理系统，设置于柴油机(100)上，所述柴油机包括进气口和排气口，其特征在于，所述柴油机尾气后处理系统包括：

催化氧化器(200)，所述催化氧化器(200)与所述排气口通过排气管(110)连通设置，所述进气口与进气管(120)连通设置；

颗粒捕集器(300)，所述颗粒捕集器(300)的一端与所述催化氧化器(200)连通设置，所述颗粒捕集器(300)另一端连通设置有尾气排放管(130)；

第一阀体(410)，所述尾气排放管(130)与所述进气管(120)通过废气循环管(140)连通，所述第一阀体(410)设置于所述废气循环管(140)上。

2.根据权利要求1所述的矿用柴油机尾气后处理系统，其特征在于，还包括第二阀体(420)，所述第二阀体(420)设置于所述尾气排放管(130)上，且所述第二阀体(420)设置于所述颗粒捕集器(300)与所述废气循环管(140)之间。

3.根据权利要求1所述的矿用柴油机尾气后处理系统，其特征在于，所述尾气排放管(130)的排气端连接有冷却箱(500)，所述冷却箱(500)内设置有冷媒，所述冷媒能够对所述尾气排放管(130)内待排放的尾气进行冷却。

4.根据权利要求1所述的矿用柴油机尾气后处理系统，其特征在于，所述催化氧化器(200)与所述颗粒捕集器(300)均套设有冷却水套。

5.根据权利要求2所述的矿用柴油机尾气后处理系统，其特征在于，还包括控制装置(430)，所述控制装置(430)与所述第一阀体(410)和所述第二阀体(420)通讯连接，所述控制装置(430)能够对所述第一阀体(410)和所述第二阀体(420)的阀口开度进行控制。

6.根据权利要求5所述的矿用柴油机尾气后处理系统，其特征在于，还包括压差测量设备(440)，所述压差测量设备(440)与所述控制装置(430)通讯连接，所述压差测量设备(440)能够测量所述颗粒捕集器(300)的进气端与排气端之间的压力差，并将产生的压差信号发送给所述控制装置(430)，所述控制装置(430)在接收到所述压差信号后能够对所述第一阀体(410)与所述第二阀体(420)的阀口开度进行控制。

7.根据权利要求1所述的矿用柴油机尾气后处理系统，其特征在于，所述进气管(120)上设置有空气滤清器(150)，所述空气滤清器(150)能够对所述进气管(120)中的空气进行过滤。

8.根据权利要求7所述的矿用柴油机尾气后处理系统，其特征在于，所述进气管(120)上还设置有增压器(160)，所述增压器(160)设置于所述空气滤清器(150)与所述柴油机(100)之间，所述增压器(160)能够对所述进气管(120)中的所述空气进行增压。

9.根据权利要求8所述的矿用柴油机尾气后处理系统，其特征在于，所述进气管(120)上还设置有进气中冷器(170)，所述进气中冷器(170)设置于所述增压器(160)与所述柴油机(100)之间，所述进气中冷器(170)能够对所述空气进行冷却。

10.根据权利要求1所述的矿用柴油机尾气后处理系统，其特征在于，所述废气循环管(140)上设置有冷却器(180)，所述冷却器(180)能够对所述废气循环管(140)中的尾气进行冷却。

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